2019高中物理第十章综合测评(四)(含解析)新人教选修33

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综合测评(四)

命题报告知识点简单中等较难热力学第必然律1、3、4、7、910、11、12、13、1415、16、17热力学第二定律及2、5微观讲解能量守恒定律8能源和可连续发展6分值：100分时间：90分钟一、选择题(本大题共10小题，每题4分，共计40分，多项选择题已在题号后标出)1．关于热量、功和内能，三者的说法正确的选项是()A．热量、功、内能三者的物理意义等同B．热量、功都能够作为物体内能的量度C．热量、功、内能的单位不相同D．热量和功是由过程决定的，而内能是由物体状态决定的

【分析】物体的内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，而要改变物体的内

能能够经过做功和热传达两种路子，这三者的物理意义不相同，A错误；热量是表示在热传达

过程中物体内能变化的多少，而功是用做功的方式来量度改变物体内能多少的，即热量、功

都能够作为物体内能变化的量度，B错误；三者单位都是焦耳，C错误；热量和功是过程量，

内能是状态量，D正确．

【答案】D

2．以下关于熵的说法中错误的选项是( )

A．熵是物体内分子运动无序程度的量度

B．在孤立系统中，一个自觉的过程熵总是向减小的方向进行

C．热力学第二定律的微观实质是熵的增加，所以热力学第二定律又叫熵增加原理

D．熵值越大，代表系统内分子运动越无序

【分析】热力学第二定律表示，所有自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向

进行的．比方，功转变成热是机械能向内能转变．B正确

【答案】B

3．给旱区送水的消防车停于水平面，在缓慢放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体

温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )

A．从外界吸热B．对外界做负功

C．分子平均动能减少D．内能增加

1

pV【分析】把车胎内气体看作理想气体，由气体状态方程T＝C可知，在T不变的情况

下，若p减小，则V增大，故气体对外做功，B错．温度不变，理想气体分子的平均动能不

变、内能不变，C、D错．结合热力学第必然律U＝W＋Q，由于W为负值，Q>0即从外界吸

热，故A正确．

【答案】A

4．某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭

于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图1所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热

交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )

图1

A．对外做正功，分子的平均动能减小

B．对外做正功，内能增大

C．对外做负功，分子的平均动能增大

D．对外做负功，内能减小

【分析】汽缸内气体膨胀时其向外推动活塞做正功，C、D两项均错；因缸内气体与

外界无热交换，依照热力学第必然律可知气体内能减小，故B项错误；忽略气体分子间作用

力时，气体的内能就是所有分子的动能之和，密闭气体的状态变化时分子的总数不变，所以

气体的内能减小时分子的平均动能减小，答案为A.

【答案】A

5．(多项选择)关于第二类永动机，以下说法正确的选项是( )

A．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸取的热量所实用来做功，而不引

起其他变化的热机叫做第二类永动机

B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不能能制成

C．第二类永动机不能能制成，说明机械能能够所有转变成内能，内能却不能能所有转

化为机械能

D．第二类永动机不能能制成，说明机械能能够所有转变成内能，内能却不能能所有转

化为机械能，同时不引起其他变化

【分析】依照第二类永动机的定义可知A选项正确，第二类永动机不违反能量守恒定

律，而是违反热力学第二定律，所以B选项错误．机械能能够所有转变成内能，内能在引起

2

其他变化时可能所有转变成机械能，C选项错误，D选项正确．所以，该题的正确答案是A、

D.

【答案】AD

6．关于能量和能源，以下说法中正确的选项是( )

A．化石能源是干净能源

B．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量能够被创立

C．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源

D．能量耗散现象说明：在能量转变的过程中，诚然能的总量其实不减少，但能量质量降

低了

【分析】化石能源在燃烧时放出SO2、CO2等气体，形成酸雨和温室效应，破坏生态环境，不是干净能源，A项错误；能量是守恒的，既不能够创立也不能能消失，但能量质量会下降，故要节约能源，B、C项均错误，D项正确．

【答案】D

7．(2015·烟台二中检查)景颇族的祖先发明的点火器以下列图，用牛角做套筒，木制

推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对筒内封闭的气体，在此压缩过程中( )

图2

A．气体温度高升，压强不变

B．气体温度高升，压强变大

C．气体对外界做正功，气体内能增加

D．外界对气体做正功，气体内能减少

【分析】猛推推杆，封闭在套筒中的气体被压缩，外界对气体做功，套筒由牛角做成，导热能力很差，且压缩过程用时极短，故压缩过程可看做绝热过程．由U＝W可知气体的pV内能增加，温度高升，依照T＝C可知因T增大，V减小，故p增大，选项B正确．【答案】B8．大体在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”．如图3所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的波折轨道，维尔金斯认为：若是在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的波折轨道返回斜坡底端，由于有速度而能够对外做功，尔后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉Q下．在今后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然焕然一新地出现过多次，其中一次是在

1878年，即在能量转变和守恒定律确定20年后，竟在德国获取了专利权．关于维尔金斯“永

动机”，正确的认识应该是( )

3

图3

A．吻合理论规律，必然能够实现，可是实现时间早晚的问题

B．若是忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”必然能够实现

C．若是忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可

以实现

D．违反能量转变和守恒定律，不能能实现

【分析】磁铁吸引小球上升，要耗资磁铁的磁场能，时间长了磁铁的磁性就会渐渐减

弱，直至不能够把小球吸引上去，该思想违反了能量转变和守恒定律，不能能实现．

【答案】D

9．(多项选择)如图4所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分开为左右两部分，

隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．汽缸壁和隔板均绝热．初始时隔板静

止，左右两边气体温度相等．现给电热丝供应稍微电流，通电一段时间后切断电源．当缸内

气体再次达到平衡时，与初始状态对照( )

图4

A．右侧气体温度高升，左边气体温度不变

B．左右两边气体温度都高升

C．左边气体压强增大

D．右侧气体内能的增加量等于电热丝放出的热量

【分析】当电热丝通电后，右侧的气体温度高升，气体膨胀，将隔板向左推，对左边

的气体做功，又汽缸壁和隔板均绝热，依照热力学第必然律知，左边的气体内能增加，所以

温度高升，故A错误，B正确；依照pV/T＝C，可推出左边的气体压强增大，故C正确．右

边气体内能的增加值等于电热丝发出的热量减去对左边气体所做的功，故D错．

【答案】BC

10．(多项选择)(2015·济南高二检测)如图是某研究小组为了研究“鱼鳔的作用”所制作的

装置．详尽制作方法以下：在大号“可乐瓶”中注入半瓶水，在一个小气球中放入几枚硬币

并充入少量空气(忽略气体的分子势能)，将其装入“可乐瓶”中．经过在水中放盐改变水的

密度后，赌气球恰好悬浮于水中，并拧紧瓶盖．设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相

同．当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时，以下说法正确的选项是( )

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图5

A．迅速挤压时，瓶内气体压强变大

B．迅速挤压时，瓶内气体温度不变

C．迅速挤压时，瓶内气体体积不变

D．缓慢挤压时，气球下降

【分析】迅速挤压气体时，外界对它做功，来不及热传达，由W＋Q＝U，内能增大，

温度上升，体积变小，瓶内压强变大，则A项对，B、C两项错；缓慢挤压时，温度不变，

体积变小，瓶内压强变大，对气球来说，压强也增大，温度不变，体积必然减小，则重力

mg大于浮力ρgV，气球下降，则D项正确．

【答案】AD

二、填空题(本大题共2小题，共16分)

11．(8分)如图6所示，内壁圆滑的汽缸水平放置．必然质量的理想气体被密封在汽缸

内，外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸取热量Q后，体积由V1增大为V2.则在

此过程中，气体分子平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变

化了________．

图6

【分析】由热力学第必然律，对汽缸缓慢加热，气体吸取热量Q后，温度高升，体积

由V1增大为V2，对外做功W＝p0(V2－V1)．则在此过程中，气体分子平均动能增大，由热力

学第必然律可得气体内能变化了U＝Q－W＝Q－p0(V2－V1)．

【答案】增大Q－p0(V2－V1)

12．(8分)如图7所示，必然质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回

到状态A.其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程(气体与外界无热量交

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换)．这就是出名的“卡诺循环”．

图7

该循环过程中，以下说法正确的选项是________．

A．A→B过程中，外界对气体做功

B．B→C过程中，气体分子的平均动能增大

C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加

D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化

该循环过程中，内能减小的过程是________(选填“A→B”“B→C”“C→D”或

“D→A”)．若气体在A→B过程中吸取63kJ的热量，在C→D过程中放出38kJ的热量，

则气体完成一次循环对外做的功为________kJ.

【分析】(1)在A→B的过程中，气体体积增大，故气体对外界做功，选项A错误；B→C

的过程中，气体对外界做功，W<0，且为绝热过程，Q＝0，依照U＝Q＋W，知U<0，即气

体内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，选项B错误；C→D的过程中，气体体

积减小，单位体积内的分子数增加，故单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加，选项C

正确；D→A的过程为绝热压缩，故Q＝0，W>0，依照U＝Q＋W，U>0，即气体的内能增

加，温度高升，所以气体分子的速率分布曲线发生变化，选项D错误．

从A→B、C→D的过程中气体做等温变化，理想气体的内能不变，内能减小的过程是

B→C，内能增大的过程是D→A.

气体完成一次循环时，内能变化U＝0，热传达的热量Q＝Q－Q＝(63－38)kJ＝25kJ，12依照U＝Q＋W，得W＝－Q＝－25kJ，即气体对外做功25kJ.【答案】(1)C(2)→C25B三、计算题(本大题共4小题，共44分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算

的要注明单位)

(10分)爆米花酥脆可口、老少皆宜，是好多人喜爱的休闲零食．如图为高压爆米

花的装置图，玉米在铁质的密闭容器内被加热，封闭气体被加热成高温高压气体，当打开容

器盖后，“嘭”的一声，气体迅速膨胀，压强急剧减小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．设

当地温度为t1＝27℃，大气压为p0，已知密闭容器打开前的气体压强达到4p0，取T＝t＋273

K．试分析：

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图8

容器内的气体看做理想气体，求容器内气体的温度．

(2)假定在一次打开的过程中，容器内气体膨胀对外界做功15kJ，并向外释放了20kJ

的热量，容器内原有气体的内能如何变化？变化了多少？

p1p2【分析】(1)依照查理定律：＝T1T2

p1＝p0，T1＝300K，p2＝4p0

整理得：T2＝1200K，t2＝927℃，

由热力学第必然律U＝Q＋W

得U＝－20kJ－15kJ＝－35kJ

故内能减小35kJ.

【答案】(1)927℃(2)减小35kJ

14．(10分)以下列图，p－V图中必然质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，

从外界吸取热量420J，同时膨胀对外做功300J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时

外界压缩气体做功200J，求此过程气体吸取或放出的热量是多少焦？

图9

【分析】必然质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸取的热量

Q1大于气体膨胀对外做的功W1，气体内能增加，由热力学第必然律，气体内能增加量为

U＝Q1＋W1＝420J＋(－300J)＝120J

气体由状态B经过程Ⅱ回到状态A时，气体内能将减少120J，而此过程中外界又压缩

气体做了W2＝200J的功，所以气体必向外界放热，放出的热量为

Q2＝U－W2＝(－120J)－200J＝－320J.

【答案】放出的热量为320J

(12分)(2015·日照高二检测)以下列图，体积为V、内壁圆滑的圆柱形导热汽缸顶

部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为0、压强为p0的理想气体．0Tp7

和T0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常

量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．

求：

图10

缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；

在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.

【分析】(1)在气体压强由p＝0下降到0的过程中，气体体积不变，温度由＝ppTT0变成T1，

T1p0由查理定律得：T＝p，

解得：T1＝2T0

在气体温度由T1变成T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，由盖—吕萨克

T1定律得：V1＝T0，

1解得：V1＝2V.

在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为

W＝p0(V－V1)

在这一过程中，气体内能的减少量为

U＝α(T1－T0)

由热力学第必然律得，汽缸内气体放出的热量为

Q＝W＋U，解得：

1Q＝2p0V＋αT0

11【答案】(1)2V(2)2p0V＋αT0

16．(12分)必然质量的理想气体由状态A经状态B变成状态C，其中A→B过程为等压

变化，B→C过程为等容变化．已知VA＝3，TA＝TC＝300K，TB＝400K.

求气体在状态B时的体积；

说明B→C过程压强变化的微观原因；

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(3)设A→B过程气体吸取热量为Q1，B→C过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小，

并说明原因．

【分析】(1)→由盖—吕萨克定律，ABV＝V知ABBTBA40033TA300B→C气体体积不变，分子数不变，